Reus die staat op reuzenschouders

Het is een tijd van grote ontdekkingen waarin de begaafde Britse student opgroeit. Dat hij gaat studeren, is overigens geen vanzelfsprekende zaak. Zijn vader overlijdt een paar maanden voor zijn geboorte in Woolsthorpe-by-Colsterworth, een dorpje 170 kilometer ten noorden van Londen.

Zijn moeder wil graag dat Isaac het boerenbedrijf van zijn vader overneemt, maar hij gaat liever studeren. Op zijn achttiende vertrekt hij naar Cambridge, waar hij negen jaar later hoogleraar in de wiskunde wordt.

In 1696 verruilt Newton Cambridge voor Londen, onder andere doordat hij als anglicaan steeds meer in conflict raakt met de politiek van de katholieke koning James II. In de hoofdstad krijgt hij een (ere)baan als muntmeester. Het betaalt goed, maar slokt ook veel tijd op.

Veel wetenschappelijke prestaties zet hij in Londen niet op zijn naam. Wel wordt hij in 1703 voorzitter van de Royal Society. Daar wordt hij de rest van zijn leven elk jaar herkozen, wat aangeeft dat medewetenschappers hem hoogachten. Newton overlijdt op 84-jarige leeftijd en wordt begraven in de Westminster Abbey.

Newtons naam komen we vandaag de dag op meerdere plaatsen in de wetenschap tegen. De meest vruchtbare periode van zijn loopbaan speelt zich opmerkelijk genoeg gewoon thuis af, in de twee jaar dat de universiteit van Cambridge is gesloten in verband met de pestuitbraak van 1666. In die tijd legt hij de fundamenten voor integraal en differentiaal rekenen, een methode die niet meer weg te denken is uit de hedendaagse wiskunde.

Daarnaast legt hij de basis voor zijn bewegingswetten, de drie wetten van Newton. Aan deze wetten ligt de legendarische appel ten grondslag die in de boomgaard van zijn ouderlijk huis uit de boom valt. Hij komt op de gedachte dat voor de appel en voor de maan dezelfde natuurwetten gelden; de zwaartekracht zorgt er niet alleen voor dat de appel omlaag valt, maar ook dat de maan rond de aarde blijft draaien.

In zijn eerste bewegingswet stelt de natuurkundige dat de versnelling van een voorwerp nul is als de som van de krachten op dat voorwerp ook nul is. Het voorwerp staat dan stil of beweegt met een constante snelheid. De tweede wet laat zien dat verandering van beweging overeenkomt met de kracht die op het voorwerp werkt. Uit de derde wet, ten slotte, blijkt dat als een voorwerp een kracht uitoefent op een ander object, de laatste een even grote kracht uitoefent op de eerste. In telegramstijl: actie is min reactie.

In 1687 vat Newton zijn uitgewerkte ideeën samen in zijn belangrijkste werk ”Philosophiae Naturalis Principia Mathematica”, kortweg de Principia. Het is een van de belangrijkste wetenschappelijke boeken die ooit zijn geschreven. Newton verklaart hierin niet alleen hoe lichamen met en zonder weerstand bewegen, maar beschrijft ook tot in detail hoe zwaartekracht werkt. Cirkelbewegingen, slingeruurwerken en vrije val, geen beweging is te ingewikkeld voor hem. In de periode op de boerderij ontdekt Newton ook dat wit licht in wezen uit een regenboog van kleuren bestaat, uiteen te rafelen met een prisma. Lenzentelescopen kampen met de negatieve gevolgen van lichtbreking. Vooral de rand van het beeld is niet scherp.

De handige geleerde knutselt meteen een kijker in elkaar die dat probleem niet kent. Newtontelescopen werken met spiegels in plaats van lenzen en zijn ook vandaag de dag nog gewild bij amateurastronomen.

Verder heeft Newton een internationale eenheid op zijn naam staan: de eenheid voor kracht. Eén newton is de kracht die een massa van 1 kilogram een versnelling van 1 m/s2 geeft. Op aarde ondervindt een massa van 1 kilo als gevolg van de zwaartekracht een kracht van 9,81 newton.

Tot aan het einde van de negentiende eeuw drukt Newtons werk een groot stempel op de natuurkunde. Juist als de wetenschap denkt dat de fysica ’af’ is, komt Einstein met zijn relativiteitstheorie. Die geeft aan dat Newtons wetten niet onder alle omstandigheden gelden. Overigens weerlegt Einsteins werk dat van Newton niet; het is eerder een uitbreiding daarvan.

Newton heeft nooit beweerd dat zijn werk het einde vormde van alle tegenspraak. Integendeel, aan het eind van zijn leven schrijft hij poëtisch: „Ik was als een jongen die op het strand speelt en zich vermaakt door een nog mooiere steen of schelp te vinden, terwijl de grote oceaan van de waarheid onontdekt voor mij lag.”

In het tweede deel van zijn leven ziet hij zichzelf vooral als theoloog. Dat vakgebied is hem het meest lief en hij heeft er naar eigen zeggen de meeste tijd aan besteed. Met name onderzoekt hij de Bijbelse tijdrekening.